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Questão 2

IME 2021
Física

(IME - 2021/2022)

Conforme ilustrado na figura, uma fonte localizada na extremidade de um anteparo, que é reflexivo e tem a forma de uma semi-circunferência, emite raios luminosos de comprimento de onda constante, em fase, em todas as direções;

Observações:

  • para cada ponto da semi-circunferência, considere apenas o efeito da interferência de uma única reflexão, como exemplificação na figura; e
  • considere que, na reflexão, o raio luminoso sofra uma inversão de fase.

Sabendo que a razão entre o raio da semi-circunferência e o comprimento de onda é 30, o número N de máximos locais de interferência que serão observados no anteparo é tal que:

 

A

N < 5

B

5leq N < 12

C

12 leq N < 21

D

21leq N < 27

E

27 leq N

Gabarito:

21leq N < 27



Resolução:

Seja o ângulo de relexão igual o ângulo de incidência e seja dado o desenho: 

Para máximos locais com inversão de fase, temos:

Delta r = (x + frac{1}{2}).lambda

r_3 - (r_2 + r_1) = (x + frac{1}{2}).lambda

Mas pela lei dos cossenos, o vetor r3 é dado por r_3 = 2Rcos(2	heta - 90) e r1 = r2 = 2Rcos	heta

Substituindo na equação:

x = 60 (sen2	heta - 2cos	heta) - frac{1}{2}

Como o ângulo theta está entre 45 e 90 graus, e substituindo na equação acima;

x_min = -25,1

x_max = -0,5

Logo: N = 25 e a alternativa  D

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